Niels Brouzes est le fils de Jean-Marcel Brouzes, ancien cycliste qui a notamment participé aux Jeux olympiques de 1976, à Montréal, avec l'équipe de poursuite[1]. Durant son enfance, il pratique d'abord le tennis. Figurant parmi les meilleurs jeunes joueurs français, il participe au tournoi international des Petits As, à Tarbes[2]. Malgré les réticences de son père, il passe au cyclisme en catégorie cadet à la FSGT[2]. Après être passé par le COM Argenteuil, il court en 2000 à l'AC Boulogne-Billancourt[3]. Durant cette saison, il est notamment vainqueur du Chrono des Herbiers espoirs[4].
Niels Brouzes intègre en 2001 le CM Aubervilliers 93. Il remporte cette année-là le championnat de France sur route espoirs. À partir du mois d'août, il court avec l'équipe professionnelle BigMat-Auber 93 en tant que stagiaire.
À l'été 2002, il devient coureur professionnel au sein de cette équipe. En , il écope d'une suspension d'un an, pour un contrôle antidopage positif à la testostérone, intervenu un an plus tôt, en , au Tour de Normandie[5]. Niels Brouzes attribue ce résultat par un « produit pour le renforcement musculaire » qu'on lui a « conseillé dans une salle de musculation ». À l'issue de cette suspension, il est de nouveau engagé par Auber 93 et peut courir à partir de [6].
À l'issue de la saison 2010, il décide de quitter BigMat-Auber 93, qui a le statut d'équipe continentale, dont il estime qu'elle est « un palier vers l’étage supérieur ». Il n'est toujours pas recruté par une équipe évoluant à un niveau supérieur.
Il redevient coureur amateur en 2011, au VC Rouen 76, équipe française évoluant en Division nationale 1[7].
